Acionamentos Eletricos

1. Universidade Federal de Ouro Preto
Curso de Engenharia de Controle e Automação
Acionamentos Elétricos – CAT 133
Prof. Ronilson Rocha
Prática II: Retificador tiristorizado em ponte
Nome: Matrícula:
Objetivos
• Verificar a operação de um retificador controlado em ponte alimentando uma carga resistiva.
• Observar o acionamento de um motor C.C.:
Ø Em malha aberta;
Ø Em malha fechada, utilizando uma malha simples de velocidade.
Introdução
1. Circuito de Potência
As topologias de retificadores controlados em ponte basicamente correspondem a dois retificadores de
½ onda associados em série, sendo que um leva a corrente até a carga e outro promove o retorno. Entre as
vantagens destas estruturas podemos citar a eliminação da necessidade de uma alimentação CA com
neutro e o fato que a corrente média do lado C.A. é nula, o que evita problemas de saturação de
transformadores. As pontes retificadoras podem ser encontradas em três versões:
Ø Sem controle: somente diodos.
Ø Totalmente controlados: somente tiristores.
Ø Semicontrolados: ponte mista de diodos e tiristores.
A principal aplicação das pontes retificadoras totalmente controladas é o acionamento em dois
quadrantes de motores C.C., uma vez que nestas topologias, embora não haja a reversão da polaridade da
corrente, a tensão sobre a carga pode tornar-se negativa desde que exista um elemento indutivo,
permitindo o retorno de energia para rede (operação como inversor não-autônomo). Considerando que o
estudo das pontes retificadoras trifásicas não é substancialmente diferente, nesta prática somente será
abordada a operação da configuração monofásica totalmente controlada (figura 1)
Figura 1: Retificador monofásico totalmente controlado
Os pares de tiristores Th1/Th2 e Th3/Th4 devem ser disparados simultaneamente com o propósito
de garantir um caminho para a corrente através da fonte. Para evitar o disparo dos tiristores devido ao
efeito dv/dt, são utilizados circuitos “snubber” (pára-choque em inglês), os quais consistem de um arranjo
RC série colocado em paralelo com o dispositivo.
Para o controle da ponte tiristorizada, pode ser utilizado o circuito integrado monolítico TCA 785,
um componente de 16 pinos fabricado pela Siemens. Este CI é dedicado a construção de circuitos de
disparo para tiristores em geral e opera segundo o princípio do modo de comando vertical, sendo o
instante de disparo determinado pela comparação entre um sinal de comando contínuo e um sinal de

2. referência dente de serra. A configuração interna do TCA 785 possibilita a utilização de um número
reduzido de componentes externos e permite o controle de ângulo de disparo de tiristores continuamente
de 0o
a 180o
. Maiores informações a respeito deste CI podem ser encontradas no catalogo anexo. A figura
2 mostra o circuito com TCA 785 para o comando da ponte retificadora totalmente controlada utilizado
nesta prática.
Figura 2: Circuito de comando com TCA 785 para o retificador monofásico totalmente controlado
Para medir a velocidade do eixo do motor C.C., a solução adotada foi utilizar um sensor
basicamente constituído por um disco com 4 furos. Uma chave ótica realiza a detecção, gerando 4 pulsos
para cada rotação completa do eixo. Este sinal da chave ótica é aplicado a um circuito de conversão
freqüência - tensão baseado no CI LM2917 (maiores informações sobre este CI podem ser encontrados no
anexo B), cuja saída é uma tensão proporcional à velocidade do motor C.C.. Um bargraph de 12 leds
utilizando o CI UAA180 é utilizado para se obter uma indicação visual da velocidade do motor. O
circuito do tacômetro é bastante simples e pode ser visto na figura 3. Uma vez que não existe uma maior
preocupação com a exatidão da medida da velocidade, o tacômetro em questão presta-se aos objetivos
principais desta experiência.
Figura 3 Tacômetro

3. Parte Prática
• Monte o retificador tiristorizado em ponte (figura 1) juntamente com seu circuito de comando (figura
2) com atenção especial a conexão entre a saída dos TP’s aos respectivos tiristores. Ajuste o
potenciômetro de 100 kΩ para se obter o ângulo máximo de disparo e conecte a saída do retificador uma
carga resistiva de 100 Ω/ 10 W.
• Com o osciloscópio, determine o ângulo mínimo (αmin) e ângulo máximo (αmax) de disparo da ponte
variando a resistência do potenciômetro. Ajuste o ângulo de disparo α para 90O
e faça um esboço as
formas de onda de tensão nos seguintes pontos:
• Pino 5 (sincronização)
• Pino 10 (rampa)
• Pino 15 (saída de pulso)
• Pino 14 (saída de pulso)
• Tensão sobre o tiristor Th1
• Tensão na carga
• Corrente na linha (shunt de linha)
• Varie a tensão do potenciômetro do circuito de comando em intervalos de 0,5V e observe com um
multímetro a tensão média sobre a carga. Desenhe a característica de transferência estática do conversor.
Explique por que a relação entre a tensão média de saída do retificador e a tensão de referência do circuito
de comando não é linear.
• Retire o resistor de 100 Ω/10 W e conecte a saída do retificador os terminais de armadura do motor
C.C.. Varie o potenciômetro do circuito de comando. Observe, anote e comente as seguintes formas de
onda quando cada grupo de leds do tacômetro estiver completamente aceso:
• Tensão e corrente no motor,
• Tensão e corrente do lado C.A.
• Ajuste o potenciômetro de forma que todo o grupo de Led’s amarelos fique acesso. Aplique uma
carga mecânica ao eixo do motor C.C. (tente prender o eixo do motor). Observe, anote e comente as
alterações ocorridas na tensão, corrente e velocidade do motor C.C..
• Ajuste o potenciômetro de forma que o ângulo de disparo seja superior a 90o
. Observe e explique o
comportamento do acionamento para esta situação.
• Na operação em malha fechada, a tensão de controle do TCA 785 é proveniente da saída de um
controlador. Desligue o sistema e m faça a montagem do circuito da figura 4. Considerando que se trata
de uma estrutura PI, determine os valores do ganho proporcional e do tempo integral deste controlador.
Figura 4 – Controlador PI
• Inserir o controlador PI no sistema para controlar a velocidade do motor C.C.. Conecte a saída do
tacômetro (pino 10 do LM2917) à entrada do circuito PI (pino 6) e a saída do controlador (pino 1) a
entrada da tensão de referencia do circuito de comando dos tiristores (pino 11 do TCA 785). Ajuste o
potenciômetro de forma que a tensão de referencia seja mínima. Observando com o osciloscópio a tensão
de referência e a tensão de saída do tacômetro, varie o potenciômetro e verifique, anote e comente o
comportamento do acionamento em malha fechada para diversas faixas de velocidade do motor C.C..
• Ajuste a velocidade do motor de forma que todo o grupo de leds amarelos fique aceso. Aplique uma
carga mecânica ao eixo e verifique o comportamento do sistema em malha fechada. Comente o resultado.